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动车组就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起,因此可以概括的讲,动车组是自带动力的,固定编组的,列车两端分别设有司机室进行驾驶操作,配备现代化服务设施的旅客列车的单元。动车组分为动力集中式动车组和动力分散式动车组。一般动车组(标号D)适应快速铁路,高速动车组(标号H)适应高速铁路。为了适应中国高速铁路和快速铁路复杂的运营环境,实现高速动车组技术全面自主化,2012年起中国铁路总公司主导开展了中国标准动车组研制工作。2013年12月完成总体技术条件制定,2014年9月完成方案设计,2015年6月30日下线。2015年8月6日中国400km/h以上速度动车组关键技术获得突破。2015年9月8日报道中国向马来西亚出口的米轨动车组创下时速176公里的米轨铁路世界速度之最。2017年1月3日,国家铁路局向中车长春轨道客车股份有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司颁发了中国标准动车组(中国标动)型号合格证和制造许可证,这标志着,中国标准动车组具备了大规模生产许可条件和上线商业运营资格,中国动车(高铁)迎来了新时代。

专业定义

动车组,英文称(Multiple Units,简写为MU),即多个(动力)单位,比较于单动力的传统列车,Multiple是多,Units是单位,含义即多单位,在谈论动力的语境里就是指 “动力多单位”。电力动车组叫做EMU ,内燃动车组叫DMU,把动力装置分散安装在每节车厢上。

若干动车组合(作为特征的列车),即多动力车辆组,至少有两个动车(带动力的车厢叫动车,被拖着走的车厢叫拖车)。动车组列车一般是几个动车和几个拖车的组合,个别的为纯动车组(如更高速度试验列车)。传统列车是单动力,是一个动车(车头)带一长串拖车。动车组观念来源于地铁,首尾各有一个动车,可两头开。中国品牌的动车组标志符号是CRH(中国高速列车的品牌标志)。

网上广泛混淆动车组(是列车)与动车(是车厢,任何列车都有动车),其实它们是不同概念,根本不同。动车是车厢,如果错误地指列车,那么任何列车都有动力,都是动车了。

编组类型

8车厢编组的占大多数,4动4拖,6动2拖。16车厢编组的是大编组,是少数,CRH1B为10动6拖,CRH2B是8动配8拖。特殊的是更高速度试验列车,是6编组的纯动车组。列车跑得快,全靠动车带,时速主要决定于动车的数量和质量。

动车组的动力来源分布在列车各个车厢上的发动机,而不是集中在铁路机车上。电力动车组又分为直流电力动车组和交流电力动车组两种。

动车组有两种牵引动力的分布方式,一是动力分散,二是动力集中,一般列车用分散式:前者是每个动车带若干拖车,后者是若干动车并列。但实际上,动力集中式的动车组,有两种:一种严格上来说只能算是普通的机车+车辆模式的翻版再升级,例如,青藏铁路的列车常常是两三个车头;另一种为纯动车组,更高速度试验列车就是6动车的列车。

动力分散电动车组的优点是,动力装置分布在列车不同的位置上,能够实现较大的牵引力,编组灵活。由于采用动力制动的轮对多,制动效率高,且调速性能好,制动减速度大,适合用于限速区段较多的线路。

代表:中国的CRH系列

对于停站较多的近郊通勤铁路、地下铁路,这优势特别明显。另外,列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。其缺点是:牵引力设备的数量多,总重量大。代表:地铁列车。

动力集中的电动车组其优点是动力装置集中安装在2~3节车上,检查维修比较方便,电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。其缺点是动车的轴重较大,对线路不利。代表:法国TGV系列。

动车组在两端都有驾驶室,列车掉头时无需先把机车在一端脱钩后再移到另一端挂钩,大为加快运转的速度。同时亦减少车务人员的工作及提高安全。机车亦可以用推拉操作达到一样的效果。

动车组可以容易组合成长短不同的列车。有些地方的动车组会先整成一列,到中途的车站分开成数节,分别开向不同的目的地。因为动车组运转快、占地小。代表:德国ICE2高速列车。

动车组称得上是铁路旅客运输的主力军,使用动车的比重最大的国家是中国占87%;次之荷兰占83%、英国占61%、法国占22%、德国占12%。德国是最早制造和运用动车的国家,制造技术一直领先。1903年7月8日,这是世界上第一列由接触网供电的单相交流电动车组同年10月28日,西门子公司制造的三相交流电动车进行了高速试验,首创时速 210.2公里的历史性记录。

各国著名的动车组有”、德国“ICE”、法国“TGV”、“欧洲之星”、瑞典“X2000”、美国 “ACELA”和中国“CRH”等。

历史发展

使用动车的比重以日本为最大,占87%;荷兰、英国次之,分别占83%和61%;法国、德国又次之,分别占22%和12%。动车组称得上是铁路旅客运输的生力军。

德国是最早制造和运用动车的国家,制造技术一直领先。1903年7月8日,首先运行了由钢轨供电的动车组,由4节动车和2节拖车编成。同年8月14日,又运行了由接触网供电的动车组,这是世界上第一列由接触网供电的单相交流电动车组。同年10月28日,西门子公司制造的三相交流电动车进行了高速试验,首创时速210.2公里的历史性记录。

常见的动车组有日本新干线,德国ICE,法国TGV,欧洲之星,瑞典X2000,美国ACELA,中国的蓝箭,中原之星,中华之星,新曙光,香港KTT……

从1998年中国第一列商用动车组在南昌铁路局运营以来,目前已有几十列动车组奔驰在全国万里铁道线上,成为铁路运输一道亮丽的风景。正如一位铁路资深老专家所说,动车组的运营,不仅为我国中短途客运增加了一种新型的铁路交通工具,更重要的是它为铁路运输带来了新的活力。动车组虽然在我国真正投入商业运营的时间并不长,但其良好的发展前景已被国内外普遍看好。国外经验表明,除了中长途运输外,在中短途运输、大城市近郊、大城市与卫星城市之间,铁路客运的作用仍然不可忽视。随着我国城市化进程的持续发展和城市化水平的不断提高,城市的数量不仅要增加,城市的规模也在不断扩大,未来城际间的客运市场潜力巨大。在城市交通体系中,轨道交通以其用地省、运能大、速度快、节约能源、减少污染、运行经济、安全性好等优点,越来越受到人们的重视。

据专家预测,未来的城市轨道运输由“地铁轻轨市郊动车组”的模式组成,构成一个由内向外、层层分流的立体交通网络。即在市区采用地铁运输,人口相对较少的地区采用轻轨,在城市周围和市郊采用动车组。这种组合的优点是:地铁运量大,可将密集地区的人流迅速分散出去;轻轨车运行时间机动,可灵活应对不确定的客流;市郊出行距离加大,更快速的动车组可大大缩短旅途时间。

级别分类

按照动力排布:动力集中,动力分散。按照用途:客运,货运(比如日本M250,法国TGV行邮),特殊用途(轨道检测等)。按照性能:高性能,低性能。

动车组有两种牵引动力的分布方式,一种叫动力分散,一种叫动力集中。动力分散电动车组的优点是,动力装置分布在列车不同的位置上,能够实现较大的牵引力,编组灵活。由于采用动力制动的轮对多,制动效率高,且调速性能好,制动减速度大,适合用于限速区段较多的线路。另外,列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。动力分散的电动车组的缺点是:牵引力设备的数量多,总重量大。动力集中的电动车组也有其优点,动力装置集中安装在2~3节车上,检查维修比较方便,电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。动力集中布置的缺点是动车的轴重较大,对线路不利。动车的技术发展主要表现在功率、速度和舒适性的提高、单位功率重量的降低以及电子技术的应用等方面。动车组今后还将不断发展,特别是世界各国正在发展市郊铁路与地下铁道过轨互通,构成城市高速铁路网,动车组在其中将会起到主力军的作用。

中国的动车组列车分为三大级别:高速动车组(时速250及其以上,标号G),一般动车组或中速的(标号D,时速160和200公里),低速动车组(南车青岛公司2013年后把技术能力下延而研究时速140公里的,以适应城市轻轨),还没有上限时速。

高速铁路主要用高速动车组G而兼行一般动车组D,快速铁路如丹大快速铁路主要用一般动车组D而兼行普通列车。

高速动车组

高速动车组时速在不同时代标准不同,在中国是不低于250的:时速250、300、380、400等等的。

俄罗斯要求莫斯科至喀山高铁时速400,中国必然发展这种时速的动车组。

一般动车组

有160级和200级。因为它比高速动车组更常见。由于低速动车组的发展晚于一般动车组和高速动车组,是普通技术的下延,使得这个一般类型成为中速的了。

160级:主要用于低级市域快铁,还有城际公交或低级城际铁路。

2013年7月3日《中国首列时速160公里城际动车下线》,中国首列公交化时速160公里CRH6F型城际动车组3日在南车青岛四方机车车辆股份有限公司竣工下线,这一类型的动车组可满足城镇间公交化的运营需求。时速160公里CRH6F型城际动车组是中国首个城际动车组技术平台CINOVA的第二个系列产品,具有载客量大、快起快停、快速乘降、频繁起停的技术优势,是为适应中国新型城镇化建设需求、构建1小时经济圈而研制的新型快捷轨道交通工具。据悉,这列动车组的研制成功,标志着中国正在形成谱系化的城际动车组产品。

动车组最低时速160公里如兰中城铁所用CRH5G型动车组即是。

另外,中国南车株洲公司为马来西亚米轨研制的动车组时速也在这个范围。

200级:中国动车组很多跑200时速。

低速动车组

这种类型的其实在中国的发展晚于一般动车组和高速动车组,可以说它是动车组技术的下延,并非中国动车组技术开始于140级。

140公里级的,适应城市轻轨列车。2013年7月3日《中国首列时速160公里城际动车下线》,南车青岛四方机车车辆股份有限公司南车四方将在CINOVA的技术平台下研制形成时速140公里(覆盖时速120公里)、160公里、200公里、250公里4种速度等级,不同平面布置的CRH6型城际动车组系列化产品。

单元结构

动车组可以按照以下方式划分单元:

制动单元

若干车辆按照一定的组合或顺序连挂,连挂后的编组具备完整的制动能力。

最小制动单元被打破后,编组失去制动能力。所谓丧失制动能力,即编组无法下闸制动──这个相对好办,拿别的车拖着或者推着,按调车方式慢慢走;也有可能无法松闸缓解──这个就需要专门的处置措施了,在车轮抱死的情况下硬拖硬推是相当糟糕的主意。

提到这个单元,也会同时提到一列暂时未做定义的“广义动车组”──“中华之星”,这个争议多于公开资料的特殊列车。从已有的照片上看,该动车组的拖车总以3的倍数出现,即0、3、6或9。有有传闻云该车采用微机指令直通制动。因此估计,该列车每特定三节拖车方能组成一个完整的制动单元。一个可能的方式是其中一节车装有空气压缩机,为本车和相邻的两节车提供制动与缓解的动力;而微机指令传递系统又可能在没有压缩机的车上。

自走单元

若干车辆按照一定的组合或顺序连挂,连挂后的编组具有若干个司机室,在本编组司机室控制下具备完整的运行动能力。多数情况下,自走单元包含若干个完整的制动单元;而其中又以一个自走单元即为一个制动单元的情况居多。

最小自走单元被打破后,编组失去自力运行能力,并可能因制动单元被破坏而丧失制动能力。

当前形态CRH1的自走单元为动车+拖车+动车;当前形态CRH2A的自走单元为4节,编组为拖车+动车+动车+拖车。

随走单元

若干车辆按照一定的组合或顺序连挂,连挂后的编组在其他编组中司机室控制下具备完整的运行与制动能力。多数情况下,随走单元包含若干个完整的制动单元;而其中又以一个随走单元即为一个制动单元的情况居多。随走单元可以不包含司机室,而自走单元在很多情况下也具备随走功能。

最小随走单元被打破后,编组失去自力运行能力,并同样可能因制动单元被破坏而丧失制动能力。

当前形态“长白山”的4、5、6号车即构成一个随走单元;其自走单元成为非驾驶端时,也成为随走单元。

运营单元

若干车辆按照一定的组合或顺序连挂,连挂后的编组能用来执行运营任务。不同的运营组织方式对运营单元有不同的要求,但运营单元一般包含若干完整的自行/制动单元,有时也包含随走单元。

最小运营单元被打破后,运营变得很不方便,甚至事实上无法继续。

以当前形态CRH5为例,该车由两个自走单元背靠背连挂组成,每个自走单元各有一个司机室,连挂后分别位于列车两端。该列车的典型运用环境要求列车终到后无须调头即可立即折返。如果拿掉一个自走单元,只剩一个司机室,列车在向某个方向行驶时必然出现司机室在车尾的情况,事实上无法实现高速载客运营的目的。

特殊单元

在ICE3型列车里,4、5号车都是拖车,没有动力,纯粹只是与列车首尾两个自走单元兼容的电气-制动单元。这样的单元在其他型号/系列列车中是非常罕见的。

主要I特征

在现代,数量众多的单元式组合列车都具备以下特征:

1.多个司机室

每个司机室都具备完全的列车操控能力。列车至少有两个司机室,一般分布于列车两端,在列车终到换向或中途换向时无须调头。有些列车具有更多司机室,可以在中途停站时轻易分解成独立而完整的若干列车。

2.编组完整风格统一

同一系列的列车,各节车尺寸样式不会相差太远,甚至无法轻易与本系列之外的车辆连挂。这个特征在高速列车和新型通勤列车中尤为明显。

具体优点

(1)动车组在两端都有驾驶室,大为加快运转的速度。(2)动车组可以容易组合成长短不同的列车。其中动力分散的动车组优点特别明显:①动力效率较高,特别是在斜坡上,动车组车卡的重量放置在各个带动力的车轮上,而不会成为拖在机车后面无用的负重。②因为同样的原因,动车组上的动力轴对路轨黏著力的要求较低,每轴的载重亦较少。因此选用动车组的高速铁路路线,对路线的土木工程及路轨的要求都较为低。③电力动车组因为有较多的电动机,所以再生制动能力良好。对于停站较多的近郊通勤铁路、地下铁路,该优点特别明显。④因为动车组运转快、占地小,行走市郊的通勤铁路很多都是动车组。轻便铁路、地下铁路使用的亦几乎全是动车组。

跟用机车拖动普通车卡相比,动车组的优点是:

动车组在两端都有驾驶室,列车掉头时无需先把机车在一端脱钩后再移到另一端挂钩,大为加快运转的速度。同时亦减少车务人员的工作及提高安全。(机车亦可以用推拉操作达到一样的效果)

动车组可以容易组合成长短不同的列车。有些地方的动车组会先整成一列,到中途的车站分开成数截,分别开向不同的目的地。

当中动力分散的动车组以下的优点特别明显:

动力效率较高;特别是在斜坡上。动车组车卡的重量放置在各个带动力的车轮上,而不会成为拖在机车后面无用的负重。

因为同样的原因,动车组上的动力轴对路轨黏著力的要求较低,每轴的载重亦较少。因此选用动车组的高速铁路路线,对路线的土木工程及路轨的要求都较为低。

电力动车组因为有较多的电动机,所以再生制动能力良好。对於停站较多的近郊通勤铁路、地下铁路,这优点特别明显。

因为动车组运转快、占地小,行走市郊的通勤铁路很多都是动车组。轻便铁路、地下铁路使用的亦几乎全是动车组

传统的列车是带有动力的机车,可是没有动力的客车组成的车列,它在到达车站和车站时,要进行反复列车和机车的变化作业。动车组就是把带动力的动力车与非动力车按照我们预定的参数组合在一起,因此可以概括的讲,动车组是自带动力的,固定编组的,列车两端分别设有司机室进行驾驶操作的,配备现代化服务设施的旅客列车的单元。我们这次推出时速200到250公里的动车组在引进消化创新的基础上,在九大关键技术上有创新。第一是集成创新。我告诉大家,一列动车组大约有8000个零部件组成,涉及到电子微电子计算机技术网络技术通讯技术,涉及到机械加工、非金属等等。再生产过程中,直接设计的企业达100多个,中国人用自己的智慧完全掌握了系统集成的技术。我们在第六次大提速的动车组全部使用过产化生产的。

中国制造

牵引技术

交流传统技术,交流传统技术是世界上高速列车的核心技术之一。通过引进消化吸收,完全掌握了大功率的交流传统技术,现在的动车组一列车交流传统的功率可以做到8800千瓦,而且采用世界上最先进的电流IPG技术。在这里它有变压器、变流器、牵引电机、牵引控制四个关键技术。还有就是制动技术。高速列车的制动技术是涉及到行车安全的,现在采用的制动是再生制动,列车在250公里实施制动以后,从200公里降到90公里左右完全是靠电机反向旋转,利用列车的巨大惯性产生电能再往上输电,这一段是没有任何机械磨损的,是一个非常绿色的、环保的技术,只有当列车的速度降到90公里以下才开始实施第二阶段的机械制动。200公里的列车制动距离小于2000米,完全达到世界先进水平。

车体技术

高速列车重要技术之一是要轻量化,列车运行每牵引一吨重量大约要消耗12个千瓦,到300公里的时候,每牵引一吨大约要消耗16—17千瓦,因此,世界各国都在轻量技术上进行了竞争。我们生产的动车组,车体重量比传统客车减轻一半,轻量化技术达到。

走行技术

走行技术简单的讲,要求动车组在200公里、250公里运行的时候,要有比较好的稳定技术,这是安全性指标。还要有很好的平稳性,这是舒适性指标。还要有比较好的曲线通过能力,我们在转向驾方面也已经达到了世界先进水平,我们现在的转向驾技术最高时速可以达到350公里。

网络技术

在动车组上为旅客提供的大量的服务设施是要靠电子计算机来控制的,整个列车实行两级网络,对全列车所有设施设备进行监控、控制。可以这样讲,中国人已经掌握了时速200公里以上动车组的核心九大技术。动车组的国产化率达到了75%以上。

市场换技术,引进4套高速列车技术体系

2004年4月1日国务院专题会议,研究铁路机车车辆装备问题,明确“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”基本原则,确定重点扶持国内几家机车车辆制造企业、引进少量原装、国内散件组装和国内生产的项目运作模式。

“以市场换技术”,中国引进4套高速列车技术体系。2004年及2005年中国铁道部展开二次动车组技术引进招标,与加拿大庞巴迪、日本川崎重工、法国阿尔斯通以及德国西门子分别签订协议,向中国北车集团和中国南车集团的旗下的厂商全面转让关键技术。

通过吸收的方式达到一定程度的国产化,成为“具有中国自主知识产权”的动车组产品系列,在此基础上进行自主创新研发。

自引入动车组技术以来,从政府到整车制造商就一致孜孜不倦地追求国产化率的提升,一方面是国家提升国内核心技术水平,独立自主发展的需要,另一方面,国外产品高昂的价格以及受制于距离、成本因素导致的较差的售后维护体验也迫使整车制造商不得不积极进行动车组各种组件和技术的国产化。

消化吸收,研发制造自主知识产权动车组

经过9年的引进消化吸收再创新,我国动车组产业发展迅速:全面掌握了高速动车组总成、车体、转向架、牵引变压器、牵引变流器、牵引控制系统、列车网络控制系统等9项高铁核心技术。

建立了时速200-250公里和时速300-350公里两个速度等级的技术平台,并具有完全自主知识产权。打造中国城际动车组全新技术平台Cinova,并研制出首个车型CRH6。

中国已经掌握了世界先进成熟的铁路机车车辆制造技术。法国阿尔斯通、日本川崎重工、加拿大庞巴迪、德国西门子、美国GE、EMD等公司,都是世界著名的铁路技术装备制造企业,他们拥有当今世界一流的时速200公里及以上动车组和大功率电力、内燃机车设计制造技术。经过艰苦努力,我们成功实现了这些技术的转让引进,使我国铁路装备技术一下子跻身世界先进行列。

高速动车组的总成、车体、转向架、牵引变流、牵引控制、牵引变压、牵引电机、列车网络控制和制动系统等核心技术,大功率电力机车的总成、车体、转向架、主变压器、网络控制、主变流器、驱动装置、牵引电机、制动系统等核心技术,大功率内燃机车的柴油机、主辅发电机、交流传动控制等核心技术,以及大量的配套技术,已经掌握。运用这些技术生产的时速200公里及以上动车组和大功率机车的国产化率可达到70%以上。

实现了低成本引进,引进的动车组和大功率机车技术,价格比其他国家低得多,动车组比西班牙低14%、比韩国低20%,6轴大功率机车比欧洲同类产品市场价格低44%。

2017年1月3日,国家铁路局向中车长春轨道客车股份有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司颁发了中国标准动车组(中国标动)型号合格证和制造许可证,这标志着,中国标准动车组具备了大规模生产许可条件和上线商业运营资格,中国动车(高铁)迎来了新时代。

动车管理

按照中华人民国和国铁道部颁布的《铁路技术管理规程》(2007年4月1日起实施的版本)第146-149条之规定,解释如下:

动车组按牵引动力方式分为内燃动车组和电力动车组;按动力配置方式分为动力集中方式动车组和动力分散式动车组。

动车组应有识别标记:路徽、配属局段简称、车型、车号、定员、最高运行速度制造厂名及日期。电器化区段运行的动车组,应有“电气化区段严禁攀登”的标识。

动车组实行以走行公里为主的定期检修,检修周期及技术标准按铁道部检修规程执行。

动车组应有专门检修、运用基地,根据需要设备检修库、临修库、供动车组停放的库线、应又相应设备对转向架、车下设备、车上及车顶设备进行检查、维修和清洗作业。

动车组日常运用的整备、清洁、和排污作业在运用基地完成。

铁路提速

铁路第六次大面积提速调图于4月18日零点起正式付诸实施。这次大面积提速调图,无论是广泛性还是先进性,都是以

往历次提速调图所不可比拟的。在前5次提速调图铁路运输能力逐步提升的基础上,这次提速调图客货运输能力将分别再增加18%和12%以上,特别是在主要干线开行时速200公里及以上动车组、大面积开行5000吨级货物列车和一大批先进技术装备投入运用,标志着我国铁路既有线提速水平已跻身世界先进行列。这在中国铁路发展史上是一个重要的里程碑,对推进我国铁路现代化建设、促进国民经济又好又快发展必将产生积极的影响。

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